西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)歷年真題與答案解析

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西北工業(yè)大學(xué)2012年碩士研究生入學(xué)考試試題 答案 試題名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ) 試題編號(hào)：832說 明：所有答題一律寫在答題紙上 第 頁 共 頁 一、 簡答題（每題10分，共50分）1. 請(qǐng)簡述滑移和孿生變形的特點(diǎn)？答：滑移變形特點(diǎn)：1）平移滑動(dòng)：相對(duì)滑動(dòng)的兩部分位向關(guān)系不變2）滑移線與應(yīng)力軸呈一定角度3）滑移不均勻性：滑移集中在某些晶面上4）滑移線先于滑移帶出現(xiàn)：由滑移線構(gòu)成滑移帶5）特定晶面，特定晶向?qū)\生變形特點(diǎn)：1) 部分晶體發(fā)生均勻切變2) 變形與未變形部分呈鏡面對(duì)稱關(guān)系，晶體位向發(fā)生變化3) 臨界切分應(yīng)力大4) 孿生對(duì)塑變貢獻(xiàn)小于滑移5) 產(chǎn)生表面浮凸 2. 什么是上坡擴(kuò)散？哪些情況下會(huì)發(fā)生上坡擴(kuò)散？答：由低濃度處向高濃度處擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為上坡擴(kuò)散。應(yīng)力場作用、電場磁場作用、晶界內(nèi)吸附作用和調(diào)幅分解反應(yīng)等情況下可能發(fā)生上坡擴(kuò)散。擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力來自自由能下降，即化學(xué)位降低。 3. 在室溫下，一般情況金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多，為什么？純銅與純鐵這兩種金屬材料哪個(gè)塑性好？說明原因。答：金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：從鍵合角度考慮，金屬材料主要是金屬鍵合，無方向性，塑性好；陶瓷材料主要是離子鍵、共價(jià)鍵，共價(jià)鍵有方向性，塑性差。離子鍵產(chǎn)生的靜電作用力，限制了滑移進(jìn)行，不利于變形。銅為面心立方結(jié)構(gòu)，鐵為體心立方結(jié)構(gòu)，兩者滑移系均為12個(gè)，但面心立方的滑移系分布取向較體心立方勻衡，容易滿足臨界分切應(yīng)力。且面心立方滑移面的原子堆積密度比較大，因此滑移阻力較小。因而銅的塑性好于鐵。 4. 請(qǐng)總結(jié)并簡要回答二元合金平衡結(jié)晶過程中，單相區(qū)、雙相區(qū)和三相區(qū)中，相成分的變化規(guī)律。答：單相區(qū)：相成分為合金平均成分，不隨溫度變化；雙相區(qū)：兩相成分分別位于該相區(qū)的邊界，并隨溫度沿相區(qū)邊界變化；三相區(qū)：三相具有確定成分，不隨結(jié)晶過程變化。 5. 合金產(chǎn)品在進(jìn)行冷塑性變形時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，為什么？如果合金需要進(jìn)行較大的塑性變形才能完成變形成型，需要采用什么中間熱處理的方法？而產(chǎn)品使用時(shí)又需要保持高的強(qiáng)度、硬度，又應(yīng)如何熱處理？答：合金進(jìn)行冷塑性變形時(shí)，位錯(cuò)大量増殖，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)發(fā)生交割、纏結(jié)等，使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，同時(shí)溶質(zhì)原子、各類界面與位錯(cuò)的交互作用也阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。因此發(fā)生應(yīng)變硬化，使強(qiáng)度、硬度升高。較大的塑性變形產(chǎn)生加工硬化（應(yīng)變硬化），如果需要繼續(xù)變形就要進(jìn)行中間熱處理，即再結(jié)晶退火，使塑性恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，零件可繼續(xù)進(jìn)行塑性變形。如果產(chǎn)品需要保持高的強(qiáng)度、硬度，可在最終熱處理時(shí)采用去應(yīng)力退火，去除殘余應(yīng)力，保持零件較高的強(qiáng)度、硬度。 二、 作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1、 在Fe-Fe3C相圖中有幾種類型的滲碳體？分別描述這些滲碳體的形成條件，并繪制出平衡凝固條件下這些不同類型滲碳體的顯微組織形貌。答：滲碳體包括：初生（一次）滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體，共五種。（1）初生（一次）滲碳體：含碳量大于4.3%的Fe-C合金在平衡凝固時(shí)從液相結(jié)晶出來的滲碳體，形貌為板條狀。（2）二次滲碳體：含碳量0.772.11%的Fe-C合金，在1148冷卻到727過程中，從相中脫溶的滲碳體。（3）三次滲碳體：含碳量小于0.0218%時(shí)，低于727，從相脫溶析出的滲碳體。（4）共晶滲碳體：含碳量2.116.69%的Fe-C合金，在1148發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)形成的滲碳體。（5）共析滲碳體：含碳量0.02186.69%的Fe-C合金，在727發(fā)生共析反應(yīng)時(shí)生成的滲碳體。 各滲碳體形貌見教材相關(guān)部分。 2、 在兩個(gè)相互垂直的滑移面上各有一條刃型位錯(cuò) AB、XY，如圖所示。假設(shè)以下兩種情況中，位錯(cuò)線XY在切應(yīng)力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中v所示，試問交割后兩位錯(cuò)線的形狀有何變化（畫圖表示）？在以下兩種情況下分別會(huì)在每個(gè)位錯(cuò)上形成割階還是扭折？新形成的割階或扭折屬于什么類型的位錯(cuò)？答：a圖： XY向下運(yùn)動(dòng)與AB交割，產(chǎn)生PP小臺(tái)階，寬度為|b1| PP的柏氏矢量仍為b2 PPb2為刃型位錯(cuò) PP不在原滑移面上，為割階 XY平行于b2，不形成臺(tái)階 b圖： AB位錯(cuò)線上出現(xiàn)PP平行于b2，寬度為|b1| PP的柏氏矢量仍為b2 PPb2為螺型位錯(cuò) PP在原滑移面上，為扭折 XY位錯(cuò)線上出現(xiàn)QQ平行于b1，寬度為|b2| QQ的柏氏矢量仍為b1 QQb1為螺型位錯(cuò) QQ在原滑移面上，為扭折 3、已知H原子半徑r為0.0406nm，純鋁是fcc晶體，其原子半徑R為0.143nm，請(qǐng)問H原子溶入Al時(shí)處于何種間隙位置？ 答：fcc晶體的八面體間隙，四面體間隙。根據(jù)題意知，因此H原子應(yīng)處于八面體間隙。4、柱狀試樣，當(dāng)固溶體合金（k01）從左向右定向凝固，凝固過程中假設(shè)，凝固速度快，固相不擴(kuò)散、液相基本不混合，/L（固/液）界面前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度。由于/L界面前沿液體存在成分過冷區(qū)，晶體易以樹枝狀結(jié)晶生長。當(dāng)合金從左向右定向凝固，達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，請(qǐng)分析并畫出： k01相圖； /L界面處固體、液體的溶質(zhì)濃度分布圖； 液體中成分過冷區(qū)圖。 答：柱狀試樣從左向右定向凝固，在固相不擴(kuò)散、液相基本不混合、k01的條件下，在凝固達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，/L界面前沿液體溶質(zhì)濃度分布CL如圖a所示。由于/L界面前沿液體中溶質(zhì)濃度從左向右逐漸升高（與k01情況不同），成分與相圖對(duì)應(yīng)如圖b。/L界面前沿液體中從左向右熔點(diǎn)逐漸升高（與k01情況相同）構(gòu)成TL曲線，加之界面前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度Tn，即形成了由TL、TN兩曲線組成的成分過冷區(qū)見圖c，在凝固過程中晶體易以樹枝狀結(jié)晶生長。三、 綜合分析題（共40分）1、試用位錯(cuò)理論解釋低碳鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。答：將退火低碳鋼進(jìn)行少量塑性變形后卸載，然后立即加載，屈服現(xiàn)象不再出現(xiàn)。如果卸載后在室溫下放置較長時(shí)間或加熱到一定溫度保溫，屈服現(xiàn)象再次出現(xiàn)，而且低碳鋼的強(qiáng)度及硬度升高，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效或機(jī)械時(shí)效。機(jī)理：柯垂?fàn)柪碚撜J(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)脫釘，因此不再出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，位錯(cuò)被重新定扎，因此會(huì)再次出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。位錯(cuò)増殖理論認(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)増殖，因此不再出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，發(fā)生了回復(fù)，位錯(cuò)發(fā)生重排和抵消，因此會(huì)再次出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。兩種理論均有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，目前一般同時(shí)采用兩理論解釋應(yīng)變時(shí)效的產(chǎn)生原因。 2、如圖所示，在立方單晶體中有一個(gè)位錯(cuò)環(huán)ABCDA，其柏氏矢量b平行于z軸1） 指出各段位錯(cuò)線是什么類型的位錯(cuò)。2） 各段位錯(cuò)線在外應(yīng)力作用下將如何運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)繪圖表示答：1）AB、BC、CD、DA段都是刃位錯(cuò) 2）AB和CD不動(dòng)；BC向上滑移，AD向下滑移，如圖所示。西北工業(yè)大學(xué)2011年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案試題名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)（A卷） 試題編號(hào)：832說 明：所有答題一律寫在答題紙上 第 1 頁 共 7 頁一、 簡答題（每題10分，共50分）1. 請(qǐng)從原子排列、彈性應(yīng)力場、滑移性質(zhì)、柏氏矢量等方面對(duì)比刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。答：刃型位錯(cuò)：1) 1晶體中有一個(gè)額外原子面，形如刀刃插入晶體2) 2刃位錯(cuò)引起的應(yīng)力場既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力。3) 3位錯(cuò)線可以是折線或曲線, 但位錯(cuò)線必與滑移（矢量）方向垂直4) 4滑移面惟一5) 5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向平行（一致）6) 6位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直螺型位錯(cuò)：1) 1上下兩層原子發(fā)生錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)原子依次連接呈螺旋狀2) 2螺位錯(cuò)應(yīng)力場為純切應(yīng)力場3) 3螺型位錯(cuò)與晶體滑移方向平行，故位錯(cuò)線一定是直線4) 4螺型位錯(cuò)的滑移面是不惟一；5) 5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向相互垂直。6) 6位錯(cuò)線與柏氏矢量平行2. 何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對(duì)后續(xù)冷加工帶來的困難？答：隨變形量增大，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降的現(xiàn)象。軟化方法是再結(jié)晶退火。3. 什么是離異共晶？如何形成的？答：在共晶水平線的兩個(gè)端部附近，由于共晶量少，領(lǐng)先相相依附在初生相上，另一相獨(dú)立存在于晶界，在組織學(xué)上失去共晶體特點(diǎn)，稱為離異共晶。有時(shí)，也將端部以外附近的合金，在非平衡凝固時(shí)得到的少量共晶，稱為離異共晶。4. 形成無限固溶體的條件是什么？簡述原因。答：只有置換固溶體才可能形成無限固溶體。且兩組元需具有相同的晶體結(jié)構(gòu)、相近的原子半徑、相近的電負(fù)性、較低的電子濃度。原因：溶質(zhì)原子取代了溶劑原子的位置，晶格畸變較小，晶格畸變越小，能量越低。電負(fù)性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質(zhì)原子溶入。5. 兩個(gè)尺寸相同、形狀相同的銅鎳合金鑄件，一個(gè)含90%Ni，另一個(gè)含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？答：50%Ni的偏析嚴(yán)重，因?yàn)橐汗滔嗑€差別大，說明液固相成分差別大，冷速較快不容易達(dá)到成分均勻化。二、 作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1、 寫出112晶面族的等價(jià)晶面。答：2、 請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行：答：幾何條件： ，滿足幾何條件能量條件： 不滿足能量條件，反應(yīng)不能進(jìn)行。3、 已知某晶體在500時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A0.0539，波耳滋曼常數(shù)K1.38110-23 J / K）答：4、 單晶銅拉伸，已知拉力軸的方向?yàn)?01，=106 Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位錯(cuò)線上所受的力（）答：外力在(111)上的分切應(yīng)力為：作用在位錯(cuò)線上的力為：三、 綜合分析題（共40分）1. 經(jīng)冷加工的金屬微觀組織變化如圖a所示，隨溫度升高，并在某一溫度下保溫足夠長的時(shí)間，會(huì)發(fā)生圖b-d的變化，請(qǐng)分析四個(gè)階段微觀組織、體系能量和宏觀性能變化的機(jī)理和原因。答：圖a：晶粒拉長，缺陷數(shù)量增大形成位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生變形織構(gòu)；存儲(chǔ)能升高；位錯(cuò)纏結(jié)導(dǎo)致加工硬化，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降，組織取向明顯導(dǎo)致各向異性。圖b：回復(fù)。晶粒基本不變，位錯(cuò)發(fā)生滑移、攀移等，位錯(cuò)重排，數(shù)量略有減少，空位大量減少。內(nèi)應(yīng)力得到消除。加工硬化基本保留。圖c：再結(jié)晶。形成新的無畸變新晶粒。存儲(chǔ)能全部釋放，變形產(chǎn)生的點(diǎn)陣畸變消除。加工硬化消除，力學(xué)性能基本恢復(fù)到冷變形前的水平。圖d：晶粒長大。晶粒粗化。體系能量因界面能的下降而下降。強(qiáng)度下降，塑形也下降。2. 根據(jù)Ag-Cd二元相圖：1) 當(dāng)溫度為736、590、440和230時(shí)分別會(huì)發(fā)生什么樣的三相平衡反應(yīng)？寫出反應(yīng)式。2) 分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固過程，繪出冷卻曲線，標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)。3) 分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固與較快速冷卻時(shí)，室溫下組織組成會(huì)有什么變化，并討論其原因。答：736：包晶反應(yīng)，L+Ag 590：包晶反應(yīng)，L+ 440：共析反應(yīng)，Ag+ 230：共析反應(yīng)， 2）LLL+3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室溫：Cd包II較快速冷卻到室溫：初Cd包II，且II相數(shù)量相對(duì)較少，尺寸相對(duì)細(xì)小。原因：快速冷卻時(shí)，由于固態(tài)中擴(kuò)散較慢，使本應(yīng)該在包晶反應(yīng)中消失的初有剩余，既產(chǎn)生包晶轉(zhuǎn)變不完全。另外，由于冷速快，使得II相變得細(xì)小，析出數(shù)量減少。 2010年碩士研究生入學(xué)考試試題 參考答案 一、 簡答題（每題10分，共50分）1. 請(qǐng)解釋-Fe與-Fe溶解碳原子能力差異的原因。答：-Fe為體心立方晶體，其八面體間隙為扁八面體，相比而言四面體間隙較大；-Fe為面心立方，其八面體間隙大。體心立方的四面體間隙比面心立方的八面體間隙小很多，因此溶解小原子的能力小很多。 2. 請(qǐng)簡述位向差與晶界能的關(guān)系，并解釋原因？答：位向差越大晶界能越高；隨位向差增大，晶界能先快速增大，后逐漸趨于穩(wěn)定。原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位錯(cuò)密度越大），畸變越嚴(yán)重，因此能量越高。 3. 請(qǐng)簡述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類型對(duì)溶質(zhì)原子擴(kuò)散的影響。答：晶體缺陷處的原子具有較高能量，且原子排列比較雜亂，有利于擴(kuò)散。間隙原子擴(kuò)散激活能比置換原子擴(kuò)散激活能低，因此間隙原子擴(kuò)散速度高。 4. 請(qǐng)分析解釋在正溫度梯度下凝固，為什么純金屬以平面狀方式生長，而固溶體合金卻往往以樹枝晶方式長大？答：正溫度梯度下，純金屬的液固界面是等溫的，小突起處的過冷度小，生長受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面狀生長。固溶體合金由于溶質(zhì)原子再分配，產(chǎn)生成分過冷，液固界面處的小突起將獲得更大過冷度，因此以樹枝狀生長。5. 鐵碳合金中可能出現(xiàn)的滲碳體有哪幾種？它們的成分有何不同？平衡結(jié)晶后是什么樣的形態(tài)？答：一次滲碳體（規(guī)則的、粗大條狀）、共晶滲碳體（萊氏體的連續(xù)基體）、二次滲碳體（沿奧氏體晶界分布，量多時(shí)為連續(xù)網(wǎng)狀，量少時(shí)是不連續(xù)網(wǎng)狀）、共析滲碳體（層片狀）、三次滲碳體（鐵素體晶界處）。它們成分沒有區(qū)別。 二、 作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1. 寫出附圖的簡單立方晶體中ED、CF的晶向指數(shù)和ACH、FGD的晶面指數(shù)，并求ACH晶面的晶面間距，以及FGD與ABCD兩晶面之間的夾角。（注：G、H點(diǎn)為二等分點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為三等分點(diǎn)）答：ED：，CF：ACH：，F(xiàn)Gd：ACH的晶面間距：FGD與ABCD之間的夾角： 2. 請(qǐng)判斷圖示中和兩位錯(cuò)各段的類型，以及兩位錯(cuò)所含拐折（bc、de和hi、jk）的性質(zhì)？若圖示滑移面為fcc晶體的（111）面，在切應(yīng)力的作用下，兩位錯(cuò)將如何運(yùn)動(dòng)？（繪圖表示） 答：ab：螺位錯(cuò)；bc：刃位錯(cuò)；cd：螺位錯(cuò)；de：刃位錯(cuò)；ef：螺位錯(cuò)gh：螺位錯(cuò)；hi：刃位錯(cuò)；ij：螺位錯(cuò)；jk：刃位錯(cuò)；kl：螺位錯(cuò)bc、de為扭折，hi、jk為割階運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)為直線，上的h、i、j、k為固定點(diǎn)，形成位錯(cuò)源 3. 某合金的再結(jié)晶激活能為250KJ/mol，該合金在400完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，請(qǐng)問在390下完成再結(jié)晶需要多長時(shí)間。（氣體常數(shù)R=8.314L/molK）答：所以t21.96小時(shí) 4. 請(qǐng)分別繪出fcc和bcc晶體中的最短單位位錯(cuò)，并比較二者哪一個(gè)引起的畸變較大。答：BCC晶體中為：（1分），F(xiàn)CC晶體中為： 故：FCC中的b2引起的畸變較小。 bcc： fcc： 三、 綜合分析題（共40分）1、 請(qǐng)分析對(duì)工業(yè)純鋁、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的強(qiáng)化機(jī)制，并解釋機(jī)理。（15分）答：工業(yè)純鋁：細(xì)晶強(qiáng)化利用晶界和位向差對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化；加工硬化利用冷變形后纏結(jié)位錯(cuò)之間的相互作用進(jìn)行強(qiáng)化。 Fe-0.2%C：固溶強(qiáng)化利用碳原子引起鐵的晶格畸變對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化同上細(xì)晶強(qiáng)化同上沉淀強(qiáng)化利用碳化物對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。 Al-5%Cu：沉淀強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）利用沉淀相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化同上細(xì)晶強(qiáng)化同上 2、 請(qǐng)根據(jù)Cu-Zn相圖回答下列問題：(25分)1) 若在500下，將一純銅試樣長期置于鋅液中，請(qǐng)繪出擴(kuò)散后從銅棒表面至內(nèi)部沿深度方向的相分布和對(duì)應(yīng)的濃度分布曲線。2) 請(qǐng)分析902、834、700、598、558的相變反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式。3) 請(qǐng)繪出Cu-75%Zn合金的平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)或相組成。4) 請(qǐng)計(jì)算Cu-75%Zn合金平衡結(jié)晶至200時(shí)的相組成含量。 902：包晶 L+834：包晶L+700：包晶L+598：包晶L+558：共析+ 2009年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案 一、簡答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊上） 答： 一定角度 /法線 一定角度 / / 法線 / / 法線 位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向 與l 與 bb 與 l 2. 什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無限固溶體的條件是什么？ 答：溶質(zhì)原子取代溶劑原子，并保持溶劑結(jié)構(gòu)的合金相稱為置換固溶體。 影響因素有：1）原子尺寸；2）晶體結(jié)構(gòu)；3）電負(fù)性；4）電子濃度 兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無限固溶體的必要條件。 3. 置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？ 答：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)（可用公式表示）。一般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。 不會(huì)發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動(dòng)，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。 4. 在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為 1538 ）和錫板（其熔點(diǎn)為 232 ），分別進(jìn)行來回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 答：根據(jù)T再（0.350.45）Tm可知 Fe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工 因此隨著彎曲的進(jìn)行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導(dǎo)致鐵板斷裂 Sn板屬于熱加工，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)行下去 5. 何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡述其強(qiáng)化機(jī)制。 答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。 主要機(jī)制包括：1）柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2）玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯(cuò)能，使位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 6. 請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。 答：相同點(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。 不同點(diǎn)：共晶為分解型反應(yīng)，包晶為合成型反應(yīng)；共晶線全是固相線，包晶線只有部分是固相線；共晶三角在水平線上，包晶三角在水平線下。 二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1. 請(qǐng)比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 答： 故：b1的畸變能較小。 2. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開動(dòng)？請(qǐng)寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。 答：共12個(gè)滑移系，其中可能開動(dòng)的有8個(gè)。分別是： 、 、 3. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò) ， 面上另一位錯(cuò) 。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。 b1b2b2b3答：新位錯(cuò)為 。 位錯(cuò)線為（111）面與 面的交線 。 兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。 4. 請(qǐng)分別寫出立方晶系中110和100晶面族包括的晶面。 答：三、 綜合分析題（每題25分，共50分）1. 請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。 回復(fù) 再結(jié)晶 原因 溫度（升） 促進(jìn) 促進(jìn) 促進(jìn)原子擴(kuò)散 冷變形量（增） 促進(jìn) 促進(jìn) 提供驅(qū)動(dòng)力 溶質(zhì)原子 阻礙 阻礙 阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng) 第二相粒子 促進(jìn) 促進(jìn)或阻礙 即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng) 原始晶粒（細(xì)?。?促進(jìn) 促進(jìn) 增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力 晶粒位向 無影響 無影響 熱蝕溝 無影響 一般無影響 尚未形成熱蝕溝 2. 附圖為Ti-Al二元合金相圖： 1) 請(qǐng)分析并分別寫出1285、1125和665三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。 2) 請(qǐng)繪出w31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應(yīng)。 3) 請(qǐng)分析500時(shí)，w31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiAl35%） 答： 1）1285：包析反應(yīng)，TiTiAlaTi 1125：共析反應(yīng)，aTiTi3AlTiAl 665： 包晶反應(yīng)，L+TiAl3Al 882： 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，TiaTi 2008年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案四、 簡答題（每題10分，共60分）1. 固態(tài)下，無相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？答：可以。.通過進(jìn)行適當(dāng)冷變形，而后在適當(dāng)溫度再結(jié)晶的方法獲得細(xì)晶（應(yīng)主意避開臨界變形度和避免異常長大）。或進(jìn)行熱加工，使之發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。2. 固體中有哪些常見的相結(jié)構(gòu)？答：固體中常見的相結(jié)構(gòu)有：固溶體（單質(zhì)）、化合物、陶瓷晶體相、非晶相、分子相。3. 何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？答：平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度非常緩慢，液相和固相中擴(kuò)散均很充分的情況下的結(jié)晶。非平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度比較快，擴(kuò)散不充分的情況下的結(jié)晶。4. 擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第一定律？答：擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即與時(shí)間無關(guān)的擴(kuò)散。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的情況也可以應(yīng)用擴(kuò)散第一定律，但必須對(duì)其進(jìn)行修正。5. 何為織構(gòu)？包括哪幾類？答：織構(gòu)是晶體中晶面、晶向趨于一致現(xiàn)象?？棙?gòu)包括再結(jié)晶織構(gòu)和變形織構(gòu)。其中變形織構(gòu)又包括絲織構(gòu)和板織構(gòu)。6. 什么是成分過冷？如何影響固溶體生長形態(tài)？答：凝固過程中，隨液固界面的推進(jìn)，液固界面附近液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集，導(dǎo)致液相的熔點(diǎn)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的過冷現(xiàn)象稱為成分過冷。無成分過冷時(shí)，固溶體以平面狀生長，形成等軸晶；有較小過冷度時(shí)，形成胞狀組織；有較大成分過冷時(shí)，形成樹枝晶。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1、 請(qǐng)分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。答：晶體結(jié)構(gòu)密排面密排方向密排面間距密排方向原子間距FCC111BCC110HCP0001a2、 請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)陣晶胞，并在晶胞中繪出（110）晶面；再以（110）晶面平行于紙面，繪出（110）晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出001，晶向。答：AaBECDF3、 已知H70黃銅在400時(shí)完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在390下完成再結(jié)晶需2小時(shí)，請(qǐng)計(jì)算在420下完成再結(jié)晶需要多長時(shí)間？答：在兩個(gè)不同的恒定溫度產(chǎn)生相同程度的再結(jié)晶時(shí)，兩邊取對(duì)數(shù)，并比之得t3 = 0.26 h 4、 一個(gè)FCC晶體在方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測得開動(dòng)的滑移系是，請(qǐng)確定使該滑移系開動(dòng)的分切應(yīng)力。答：三、綜合分析題（30分）1. 請(qǐng)根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析回答下列問題：（17分）1) 請(qǐng)分析2.0wt.%C合金平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過程，并說明室溫下的相組成和組織組成。2) 請(qǐng)分析2.0wt.%C合金在較快冷卻，即不平衡狀態(tài)下可能發(fā)生的結(jié)晶過程，并說明室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。3) 假設(shè)將一無限長純鐵棒置于930滲碳?xì)夥障麻L期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標(biāo)出930 和 緩冷至室溫時(shí)的組織分布情況。答：1) L L Fe3CII +Fe3C Fe3CIII相組成：+ Fe3C 組織組成：P+ Fe3CII （忽略Fe3CIII）2) 根據(jù)冷速不同，可能出現(xiàn)共晶反應(yīng)，得到Ld；得到的P層片細(xì)小；Fe3CII的析出將收到抑制，甚至不析出。3) 附圖如下防護(hù)防護(hù)C原子930室溫Fe3CFe3CP+Fe3CFPP+F2. 圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400600范圍的局部放大：（13分）1） 請(qǐng)根據(jù)相圖寫出549、547、544、397和314五條水平線的三相平衡反應(yīng)類型及其反應(yīng)式；2） 已知相成分為wcd =46.5，400時(shí)相的成分為wcd =57，請(qǐng)計(jì)算400時(shí)wCd50合金的相組成。答：1）549：包晶反應(yīng)，（Cu）+ L 547：包晶反應(yīng)， + L 544：共晶反應(yīng)，L + 397：包晶反應(yīng)， + L 314：共晶反應(yīng)，L +（Cd） 2） 或 2007年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、 簡答題（每題10分，共50分）1、 請(qǐng)說明什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。答：全位錯(cuò)：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍；不全位錯(cuò)：柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍。Fcc： ； bcc： ； hcp： 2、 已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？答：半徑收縮。若半徑不變，則當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，會(huì)引起晶體體積增大。為了減小體積變化，原子半徑將收縮。3、 均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？答：因?yàn)榉蔷鶆蛐魏藭r(shí)，用雜質(zhì)或型腔充當(dāng)了一部分晶核。也就是說，需要調(diào)動(dòng)的原子數(shù)少。4、 原子的熱運(yùn)動(dòng)如何影響擴(kuò)散？答：熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)將使原子的躍遷距離、躍遷幾率和躍遷頻率均增大，即增大擴(kuò)散系數(shù)。5、 如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？答：變形溫度與再結(jié)晶溫度的高低關(guān)系。高于再結(jié)晶溫度的為熱變形，反之為冷變形。二、 作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1. 已知某晶體在500時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A0.0539，波耳滋曼常數(shù)K1.38110-23 J / K）解： 2. 請(qǐng)計(jì)算簡單立方晶體中，(111)和 的夾角。解： a70323. 請(qǐng)判定在fcc中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行： 解：幾何條件：（6分）能量條件：（6分）滿足幾何條件和能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。（3分）4.試畫出面心立方晶體中的 (123) 晶面和 晶向 解：三、 綜合分析題（共40分）1. 如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1) 兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；2) 分析Ab、bg、gd、d、 dh、 he、eB七個(gè)區(qū)域室溫下的組織組成物（ j點(diǎn)成分小于g點(diǎn)成分）；3) 分析I、II合金的平衡冷卻過程，并注明主要的相變反應(yīng)；4) t/k n jg i d hA b c1 g c2 d h e BIII寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。解：1） 水平線kj為包晶反應(yīng)：（2分）水平線gh為共晶反應(yīng)：（2分）2） Ab： （1分）bg： +II （1分）gd： +(+)共+II （1分）d： (+)共 （1分）dh： +(+)共+II（1分）he： +II （1分）eB： （1分）3） LLIIL+LLLL+II合金I （5分） 合金II （3分）4） 合金I相組成： （2分）合金II組織組成：（3分）2. 請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長大、異常長大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化。（16分）回復(fù)再結(jié)晶正常長大異常長大驅(qū)動(dòng)力存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）總界面能總界面能和表面能力學(xué)性能變化基本保持變形后性能恢復(fù)到冷變形前的水平基本保持再結(jié)晶后的水平性能惡化強(qiáng)度、塑性下降2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、簡答題（每題 10 分，共 50 分） 1. 試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。 答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬強(qiáng)度和硬度較高，塑性較好。 陶瓷材料：以共價(jià)鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點(diǎn)高。 高分子材料：分子內(nèi)部以共價(jià)鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。 復(fù)合材料：是以上三中基本材料的人工復(fù)合物，結(jié)合鍵種類繁多。性能差異很大。 2. 位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？ 答：有兩種方式：體密度，即單位體積內(nèi)的位錯(cuò)線長度；面密度，即垂直穿過單位面積的位錯(cuò)線根數(shù)。 3. 陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？ 答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點(diǎn)： 1. 結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價(jià)鍵； 2. 有確定的成分，可以用準(zhǔn)確的分子式表達(dá)； 3. 具有典型的非金屬性質(zhì)。 4. 冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？ 答：保持較高強(qiáng)度則應(yīng)進(jìn)行低溫退火，使其只發(fā)生回復(fù)，去除殘余應(yīng)力；要繼續(xù)冷變形則應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。 5. 擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。 答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過程中必須克服周圍原子對(duì)其的阻礙，即必須克服勢壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。 二、作圖計(jì)算題（每題 15 分，共 60 分） 1. 已知碳在 Fe 中擴(kuò)散時(shí)， D 0 2.0 10 5 m 2 /s ， Q 1.4 10 5 J/mol 。當(dāng)溫度由 927 上升到 1027 時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？（ R 8.314 J/(mol.K) ） 答： 2. 已知某低碳鋼 0 =64KPa ， K=393.7 ，若晶粒直徑為 50m ，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？ 答：由霍爾配奇公式得： 3. 試計(jì)算 BCC 晶體最密排面的堆積密度。 答： BCC 密排面為 110 面，其面積為： 110 面上被原子占據(jù)的面積為（兩個(gè)原子）： 堆積密度： 4. 和 均位于 Fcc 鋁的 (111) 晶面上，因此理論上 和 的滑移均是可能的。 （ 1 ）畫出 (111) 晶面及單位滑移矢量 和 。 （ 2 ）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。 答：（ 1 ） （ 2 ） 兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此 G 相同，故： 三、綜合分析題（每題 20 分，共 40 分） 1. 試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。 答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。 晶界能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。 晶界特征： 晶界畸變晶界能向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化晶粒長大、晶界變直晶界面積減小 阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) b 細(xì)晶強(qiáng)化 位錯(cuò)、空位等缺陷多晶界擴(kuò)散速度高 晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜容易滿足固態(tài)相變的條件固態(tài)相變首先發(fā)生地 化學(xué)穩(wěn)定性差晶界容易受腐蝕 微量元素、雜質(zhì)富集 2. 試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。 答： 組織結(jié)構(gòu)：（ 1 ）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長；（ 2 ）形成位錯(cuò)胞；（ 3 ）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。 力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化。 物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。 體系能量：包括兩部分：（ 1 ）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大；（ 2 ）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。 冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、簡答題（每題 8 分，共 40 分） 1. 請(qǐng)簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。 答：熱力學(xué)條件 G r* 能量條件： A G max 成分條件 2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。 3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。 4. 請(qǐng)簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？ 答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。 間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。 影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等） 5. 請(qǐng)簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。 答：低溫機(jī)制：空位的消失 中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失） 高溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移攀移） 驅(qū)動(dòng)力：冷變形過程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能） 二、計(jì)算、作圖題：（共 60 分，每小題 12 分） 1. 在面心立方晶體中，分別畫出 、 和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?001 ，請(qǐng)問哪些滑移系可以開動(dòng)？ 2. 請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。 （ 1 ） 幾何條件：，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。 （ 2 ） 幾何條件： ，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。 3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為 ，請(qǐng)回答： 1) 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量； 2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？ 答：（ 1 ）單位位錯(cuò)的柏氏矢量 ；（ 2 ）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與 b 垂直，且位于滑移面上， 為 ；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與 b 平行，為 011。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 ，然后非?？斓乩鋮s到 20 ，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J ）。 答： 5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖， 1) 請(qǐng)畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知 T A T D ）； 2) 請(qǐng)畫出 X 合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。 答： 三、綜合分析題：（共 50 分，每小題 25 分） 1. 請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。 答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化； 細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。 彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。 復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。 固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。 2. 請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題： 1）分析合金 I 、 II 的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線； 2） 說明室溫下 I 、 II 的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量； 3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5% 的 初 的合金，求該合金的成分； 4）分析在快速冷卻條件下， I 、 II 兩合金獲得的組織有何不同。 答：（ 1 ） （ 2 ） I ： 初 II ，相組成與組織組成比例相同 II ： 初 （ ） 共 II （忽略） （ 3 ）設(shè)所求合金成分為 x （ 4 ） I 合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)，合金中的 II 量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)； II 合金在快冷條件下 初呈樹枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對(duì)量增加。